Inflazione sotto test
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Al CfA di Harvard sono stati disegnati patterns derivanti dai segnali primordiali emessi da particelle pesanti. Dei template da usare in seguito per verificare le teorie cosmologiche.


Fonte Unique Fingerprints of Alternatives to Inflation in the Primordial Power Spectrum


Il segnale dei primi orologi cosmici dell'universo secondo alcuni modelli. Credit: CfA/Zhong-Zhi Xianyu, Xingang Chen, Avi Loeb
Il segnale dei primi orologi cosmici dell'universo secondo alcuni modelli. Credit: CfA/Zhong-Zhi Xianyu, Xingang Chen, Avi Loeb

Un team di scienziati ha proposto un nuovo test per l'inflazione , la teoria che vede l'universo in rapidissima espansione in una frazione di secondo appena dopo il Big Bang . L'obiettivo è quello di comprendere cosa esistesse prima del Big Bang stesso, una domanda tra le più complesse nella cosmologia.

L'inflazione risolve molti importanti misteri circa evoluzione e struttura dell'universo, ma esistono anche altre teorie in grado di spiegare le stesse cose in altro modo. Alcune di queste teorie prevedono un universo inizialmente in contrazione, all'insegna di quel che viene definito Big Bounce

Per decidere quale teoria sia ottimale, tra inflazione ed alternative, al CfA di Harvard hanno pensato di sottoporre a test l'inflazione sfidando la sua infinita adattabilità, la quale finisce sempre con il rendere difficilmente testabile la sua validità. Si tratta di una idea così flessibile da non poter essere falsificabile sperimentalmente: non importa quali siano le misurazioni ottenute per alcuni attributi osservabili, c'è sempre un modo in cui l'inflazione può spiegare il tutto.

Al CfA hanno applicato una idea chiamata "primordial standard clock" per le teorie non inflazionistiche e per giungere a un metodo in grado di falsificare sperimentalmente l'inflazione. Nel tentativo di scovare alcune caratteristiche che possano separare l'inflazione dalle teorie alternative, il team ha iniziato a identificare le proprietà di queste ultime teorie, l'evoluzione della dimensione dell'universo primordiale.  Ad esempio, durante l'inflazione la dimensione dell'universo cresce esponenzialmente mentre in alcune teorie alternative la dimensione dell'universo si contrae, più o meno velocemente. Il "clock" è qualsiasi tipo di particella elementare pesante nell'universo primordiale. Queste particelle potrebbero esistere in ogni teoria e le loro posizioni possono oscillare a determinate e regolari frequenze. L'universo primordiale non era interamente uniforme: c'erano irregolarità nella densità su piccolissima scala, irregolarità che poi sarebbero diventati i semi per le strutture a grande scala che vediamo oggi. Si tratta della sorgente primaria per scoprire cosa esisteva prima del Big Bang. I tick di questi orologi generano segnali che restano impressi nella struttura delle irregolarità e nelle diverse teorie sono previsti diferenti segnali legati a diverse storie evoluzionistiche. Gli orologi non fanno altro che marcare ogni frame che ci giunge dal passato con una chiara indicazione temporale, e questo ci consente di scoprire se l'universo era in espansione o in contrazione e a quale velocità. Il team ha calcolato come i segnali apparirebbero nelle teorie non inflazionistiche, fornendo dei pattern di esempio: se le osservazioni ricalcassero i pattern derivanti da un universo in contrazione, ad esempio, verrebbe meno ogni fondamento a sostegno dell'inflazione. Si tratta di segnali debolissimi e da cercare ovunque, a partire dalla radiazione cosmica di fondo per finire alla distribuzione delle galassie. Le future missioni daranno qualche risposta.